植物生理学之生长物质

植物生理学之生长物质笔记，包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯、油菜素内酯等的相关知识点。

生长物质

• 生长素 IAA
  • 生长素对的发现
    • 燕麦试法
    • 顶芽鞘产生生长素，在光照下导致不均匀分布，向光侧分布少，背光侧分布多，背光侧生长快，使胚芽鞘向光生长
  • 种类
    • 吲哚乙酸
    • 吲哚丁酸
  • 合成
    • 色氨酸
  • 极性运输
    • 特点
      • 从形态学上段向下端运输
      • 运输速度比较慢
      • 运输过程需要能量
    • 机理
      • 生长素的运输依赖生长素载体，生长素载体在细胞陌上不均匀分布导致极性运输
      • ATP酶水解ATP 将H离子释放到细胞壁中，建立质膜内外的质子电化学势
      • 在质子电化学势作用下，依靠细胞顶部的同向转运体协同转运跨膜运入细胞
      • 在中心条件下，细胞内生长素形成负离子
      • 在化学势推动下IAA离子借助处于在细胞基端的生长素外输载体运出细胞
  • 生理效应
    • 促进离体胚芽鞘或幼茎切段细胞的伸长生长
      • 双重性，低浓度促进，高浓度抑制
    • 促进维管分化，低浓度IAA促进韧皮部的分化，高浓度IAA促进木质部分化
    • 根对IAA非常敏感，IAA在极低浓度下能促进离体根基完整的根的伸长，IAA还能促进侧根和不定根的形成
    • 维持顶端优势
    • 增加库的竞争能力，促进果实或种子的发育，
    • 诱导雌花分化
  • 所用机理
    • 酸性生长
      • 使膜上H-ATP酶活化
      • 活化的H-ATP酶消耗ATP 将细胞内的H离子泵到细胞外，导致细胞壁基质溶液的PH下降
      • 在酸性条件下，H离子一方面使细胞壁中对酸不稳定的键断裂，另一方面使细胞壁中多糖水解酶活化或增加，使连接木葡聚糖与纤维素微纤丝之间的键断裂，细胞壁松弛
      • 细胞壁松弛使细胞的压力下降，导致细胞对的水势下降，细胞吸水，体积增大而发生不可逆增长
      • 对细胞进行H诱导引起的延长时间比生长素快，对死细胞也有作用，对呼吸抑制剂无影响
    • 基因活化学说
      • 当IAA与质膜上或细胞质中的激素受体蛋白结合后，激活细胞内的第二信使，并将信息转导值细胞核内，使处于抑制状态的基因解阻碍，基因开始转录和翻译，合成新的mRNA和蛋白质，为细胞质和细胞壁的合成提供原料
• 赤霉素 GA
  • 合成
    • MVA
  • 生理效应
    • 促进植物下胚轴，禾本科植物节间的伸长生长，对矮生植物和莲座状植物茎伸长尤其明显
    • 诱导种子萌发，主要作用是动员贮藏物质
    • GA可促进多种长日照或低温诱导开花的植物在非诱导环境下开花，对短日照植物的花芽分化一般没有促进作用
    • 对于雌雄异株的植物增加开雄花的比例
  • 作用机理
    • 诱导a淀粉酶的合成
      • 胚合成赤霉素，经过盾片扩散进入糊粉层，糊粉层细胞时赤霉素作用的靶细胞，诱导合成a淀粉酶
• 细胞分裂素 CTK
  • 种类
    • 玉米素
    • 玉米素核苷
  • 生理效应
    • 促进细胞分裂
    • 在植物组织培养中，细胞分裂素和生长素的相互作用控制着愈伤组织根，芽的形成，CTK/IAA比值高时，愈伤组织形成芽
    • 细胞分裂素可促进双子叶植物如菜豆，萝卜的子叶或叶圆片的扩大
    • 细胞分裂素可解除由生长素引起的顶端优势，促进侧芽生长发育
    • 延缓叶片衰老
      • 细胞分裂素抑制核糖核酸酶及蛋白酶，特别是抑制与衰老有关的一些水解酶mRNA的合成，延缓核酸，蛋白质，叶绿素的分解，在转录水平上抑制衰老。促进营养物质向其高浓度的部位运输
• 脱落酸 ABA
  • 合成
    • 在根冠或萎奄叶片合成
  • 生理效应
    • 诱导成熟期种子的程序化脱水与营养物质的积累，脱落酸对于维持种子的休眠具有重要作用
    • 通过不同的信号途径表现出促进气孔关闭和抑制气孔张开的效应
    • 逆境胁迫下，脱落酸能诱导一些胁迫响应基因的表达，提高植物的抗逆性
    • 外源脱落酸喷施在短日照植物可以诱导植物在长日照条件下开花，使长日照植物抑制开花
• 乙烯 ET
  • 合成
    • Met->SAM->ACC->ET
  • 生理效应
    • 大多数双子叶植物黄花幼苗经微量乙烯处理后发生三重效应
      • 抑制茎伸长
      • 促进茎根增粗
      • 促进茎横向生长
    • 乙烯对果实的成熟由促进作用
    • 在淹水的情况下，乙烯能诱导一些水生植物茎的伸长
    • 乙烯能诱导菠萝，芒果开雌花
    • 乙烯对植物器官的脱落由促进作用
  • 促进衰老的原因
    • 增加膜通透性，促进果实呼吸作用而物质转化
    • 促进与成熟相关酶的合成及活性提高
• 油菜素内酯 BR
  • 生理效应
    • 促进细胞伸长
    • 促进花粉管的伸长
    • 促进木质部分化抑制韧皮部分化
    • 外源油菜素内酯可提高水稻，大麦，小麦等作物的产量
• 题目
  • 运用激素调控香蕉的贮运和上市
    • 香蕉时呼吸跃变2型2果实，其成熟受乙烯的调控。香蕉没有完全成熟时采摘，贮运过程中使用乙烯合成抑制剂或拮抗剂抑制果实成熟。上市前，可以喷施乙烯释放剂如乙烯利促进果实成熟
  • 干旱处理拟南芥野生型植株和一些突变体，红外热成像表明，一些植株叶片温度为24，另一些叶温为21，请问哪一类最有可能是ABA突变体，为什么
    • 低温时ABA突变体，有可能是缺失型，或不敏感型。在干旱条件下，野生型植株回话合成ABA，ABA诱导叶片的气孔关闭，遮阳减少水分蒸发，所以叶片温度较高。而ABA 突变或对ABA 不敏感，导致气孔不能正常关闭，水分散失，则降低了叶片的温度。
  • 植物生长发育过程中激素间的相互作用
    • 种子萌发和休眠
      • 生长素，细胞分裂素促进种子萌发，ABA 促进休眠，抑制种子萌发，赤霉素可打破休眠，促进萌发。生长素，细胞分裂素，赤霉素与脱落酸比例高促进萌发，比例低促进休眠
    • 营养生长
      • 生长素，细胞分裂素，赤霉素与脱落酸比例高促进生长，比例低抑制生长
    • 顶端优势
      • 乙烯，生长素诱导顶端优势，促进顶芽生长，细胞分裂素抑制顶端优势，促进侧芽生长
    • 器官分化
      • 生长素和细胞分裂素比例高时，诱导生根，比例低时，诱导长芽
    • 成花诱导
      • 赤霉素促进多种长日照植物在短日照条件下成花；生长素促进 长日照植物成花，抑制短日照植物成花；细胞分裂素促进长日照和短日照植物成花；ABA 可替代短日照使一些短日照植物在长日照条件下开花
    • 性别分化
      • 生长素，乙烯，促进雌花分化，赤霉素促进雄花分化
    • 成熟，衰老
      • 生长素，细胞分裂素延缓细胞衰老，乙烯促进成熟和衰老
    • 叶片脱落
      • 乙烯促进叶片脱落，生长素浓度梯度影响叶片脱落